Muy por debajo del océano Pacífico, en las profundidades del manto terrestre y fuera del alcance de cualquier perforación, científicos han encontrado estructuras que no encajan con el modelo tradicional de nuestro planeta.
Modelos sísmicos revelan placas tectónicas antiguas bajo océanos y continentes
Los nuevos modelos sísmicos muestran zonas gigantes de rocas con velocidades inusualmente altas en el manto inferior, que parecen restos de placas tectónicas antiguas. Sin embargo, estas estructuras se localizan bajo océanos abiertos y regiones continentales donde no existen zonas de subducción conocidas. Una de las más sorprendentes se encuentra en el Pacífico occidental, a unos 900 a 1.200 kilómetros de profundidad, en una zona sin registro geológico de placas que se hayan sumergido en el manto durante los últimos 200 millones de años (ETH Zurich).
Para estudiar estas misteriosas zonas tan profundas sin poder acceder físicamente, los geofísicos aprovechan los terremotos. Cada gran sismo envía ondas que recorren todo el planeta. Los seismógrafos registran el momento en que llegan esas ondas y cómo se refractan o reflejan, funcionando como una especie de escáner médico global (Seismographs).
Metodología avanzada con supercomputadora y modelo REVEAL
Tradicionalmente, las imágenes del manto global se basaban en medir solo el tiempo de viaje de unas pocas ondas sísmicas, principalmente las fases P y S directas. Este método limitaba la resolución, especialmente en zonas con baja actividad sísmica o redes escasas, como viejas placas oceánicas o continentes estables.
El equipo en ETH Zurich y sus colaboradores emplearon una técnica llamada full waveform inversion, que intenta igualar formas de onda completas de terremotos en lugar de seleccionar solo ciertos arribos de ondas. Esta técnica incorpora ondas reflejadas y refractadas que normalmente se ignoraban, aumentando la sensibilidad en todo el manto, incluso bajo áreas sin sismos cercanos.
El procesamiento de esta enorme cantidad de datos se realizó con la supercomputadora Piz Daint en Suiza (supercomputer), construyendo un modelo global de alta resolución llamado REVEAL (REVEAL).
Un manto heterogéneo con orígenes diversos y desconocidos
Los resultados muestran que el manto es mucho más heterogéneo de lo que se pensaba. Hay muchas regiones con velocidades de ondas más rápidas que las promedio, no solo bajo zonas de subducción conocidas, sino también bajo los océanos Pacífico, Atlántico e Índico, e incluso bajo continentes estables.
Estas zonas rápidas generalmente indican rocas más frías, densas o químicamente diferentes. Tradicionalmente, se interpretaban como «slabs», o restos fríos de placas oceánicas hundidas en el manto durante millones de años. Este modelo simple permitía trazar dónde y cómo habían subducido las placas, así como estimar la profundidad del transporte interno de carbono de la Tierra (plate motions).
Sin embargo, el nuevo estudio revela que solo entre un 60 % y 70 % de las zonas de subducción coinciden con las regiones de alta velocidad en el manto inferior. Muchas de esas anomalías no encajan en donde se esperaban, sugiriendo orígenes variados para estas estructuras: algunas pueden ser fragmentos de placas antiguas, otras restos del manto rico en sílice que se formó hace unos cuatro mil millones de años y sobrevivió a la convección lenta, y otras podrían ser acumulaciones de rocas ricas en hierro formadas por corrientes del manto (Scientific Reports).
Estudios previos ya sugerían que el manto es una mezcla heterogénea o «marble cake» de diferentes tipos de roca, más que una capa homogénea. Estas diferencias composicionales pueden enmascarar señales de temperatura en la velocidad de las ondas sísmicas.
Este hallazgo es crucial porque la circulación del manto afecta el movimiento de las placas, la actividad volcánica y la regulación a largo plazo del nivel del mar y el ciclo del carbono entre el interior de la Tierra y la atmósfera. Algunas reconstrucciones climáticas se basaban en imágenes de slabs del manto profundo para estimar el CO2 atmosférico pasado (fuentes oficiales).
Los autores planean avanzar para identificar no solo las velocidades de ondas, sino también las propiedades materiales que las producen, como la composición mineral, temperatura y tamaño de grano.
En definitiva, esta exploración sísmica avanzada del manto demuestra que la imagen del planeta Tierra como una estructura ordenada y en capas debe ser reemplazada por una visión mucho más intrincada y dinámica, con múltiples estructuras ocultas aún por descubrir, incluso en zonas bien estudiadas como bajo el océano Pacífico.
